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NASA复合材料低温燃料罐通过加压温度测试

2013年10月10日 | 作者: 江苏省复合材料学会 | 阅读: 151151

    据美国《高性能复合材料》杂志近日报道,美国国家航空航天局(NASA)宣布, 最近到达了一项主要的空间技术发展的里程碑,成功测试了一个大型加压低温推进剂复合材料燃料罐。这个燃料罐将为下一代火箭和太空探索所需要的航天器储存燃料。低温推进剂,是将气体冷却到低于冰点的温度,冷凝形成高度易燃液体,为未来长期的人类超地球低轨道探索任务提供至关重要的高能量推进解决方案。液氧和液氢是传统的低温推进剂,提供巨大的推力来发射大型火箭和航天飞机。

    在过去,推进剂燃料罐由金属制作。在NASA的马歇尔太空飞行中心(阿拉巴马州,亨茨维尔) 测试的高近2.44米(8英尺)直径的复合材料燃料罐被认为是很重要的。因为复合材料燃料罐能显著降低运载火箭的成本和重量以完成其他的航天任务。“这些成功的测试是完成我们的下一代深空探测任务所需复合材料低温燃料罐道路上一个重要的里程碑,” 美国宇航局的空间技术副局长Michael Gazarik说, “在改变游戏规则的空间技术上,这个投资将有助于NASA探索深空,从而直接有利于美国制造和使用复合材料方面工业能力的发展。”

    通过大幅降低重量,从金属到复合结构的转变有潜力大幅提高未来空间系统的性能。复合材料技术一个潜在的初始目标应用是NASA太空发射系统(SLS)重型运载火箭上面级的升级。由波音公司在华盛顿,塔克维拉工厂制造,这个燃料罐在2012年末运达NASA。工程师首先电隔离,检查;然后通过一系列的加压测试衡量在极冷的温度下容纳液氢的能力。燃料罐被冷却到-253°C (-423°F),加压到135磅时,运行了20个压力周期。

   “对尺寸稍小燃料罐的测试经验有助于我们完善更大罐的制造和测试”马歇尔公司低温燃料罐项目经理John Vickers说道,“5.4864米(18英尺)将是有史以来建造的最大的复合材料推进剂燃料罐之一,和包括适用于8.382米(27.5英尺)燃料罐的设计特性和制造流程,这是当今大型运载火箭中金属燃料罐的尺寸。”NASA和波音公司的团队正在参与燃料罐的制造过程,该罐将于明年在马歇尔被测试。据Marshall的波音低温储燃料罐项目经理Dan Rivera称,燃料罐的制造过程代表了一系列的工业突破,包括炉加工材料自动化纤维置入、全复合材料纤维置入,消除复合材料节点的密封罐壁设计加工方法。这些节点,特别是螺栓节点,过去很容易发生泄漏。波音公司和其合作伙伴,Janicki工业公司(华盛顿,世德罗-伍利),开发了新工具以消除沉重的节点。

   “波音公司有建造大型复合材料结构的经验,马歇尔公司有测试大型罐的设施和经验” 马歇尔公司低温燃料罐项目副经理John Fikes 解释说,“这是一个团队的努力,与波音与NASA合作,监控测试和收集数据,进一步发展和构建更大的、更高效的罐。”。